JPH02210251A - 検査対象物の表面形状計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 検査対象物の表面形状を２次元的に計測する方法に関し
、 高性能、高能率に、かつ非破壊でその表面形状を計測す
ることを目的とし、 細く絞られた光線により検査対象物をライン状に照射し
て該検査対象物を加熱し、該加熱に応じて該検査対象物
の表面から２次的に発生する赤外線を受光検出して、該
照射されたラインに沿う該検査対象物の表面とその周囲
雰囲気との境界面の形状を２次元データとして判別する
ように構成される。

［産業上の利用分野〕 本発明は検査対象物の表面形状を２次元的に計測する方
法に関する。

〔従来の技術〕

工業技術の発展に伴い、製品や部品の小型化、精密化、
高密度化が必須となってきている。このため製品や部品
の検査も高性能化、高能率化が要求されてきている。し
たがって、表面形状の検査技術においても高性能化、高
能率化が要求されており、同時に非破壊化も実現する必
要がある。

ところで従来の表面形状検査技術としては、検査対象物
に超音波や光を照射しその反射を計測する方法や、微小
な針で検査対象物の表面をなぞって計測する方法、更に
は検査対象物を切断し切断面を顕微鏡で計測する方法な
どが知られている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記照射された超音波や光の反射を計測
する方法では死角や乱反射などの影響で複雑な形状のも
のは計測することができず、微小な針で検査対象物の表
面をなぞって計測する方法では検査対象物が柔かい場合
に検査対象物を破壊するため正確な計測をすることがで
きず、また検査対象物を切断し切断面を顕微鏡で計測す
る方法では検査対象物の破壊が必須となり、特に走査型
電子顕微鏡を用いる場合には検査対象物を収容するため
の真空な環境も必要となる。

したがって上記従来の技術では複雑な表面形状のものを
非破壊で計測することができず、効率が悪いといった問
題点を生ずる。また破壊計測を行ったものは再生が不可
能であるため、製造工程中に計測する場合に、同一の検
査対象物をその製造工程の各段階において連続的にモニ
タリング（追跡調査）を行うことが不可能となるなどの
問題点を有する。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、検査対象物の表面形状を計測するにあたり、複雑な表
面形状のものを高性能、高能率にかつ非破壊で計測する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明によれば細く絞られ
た光線により検査対象物をライン状に照射して該検査対
象物を加熱し、該加熱に応じて該検査対象物の表面から
２次的に発生する赤外線を受光検出して、該照射された
ラインに沿う該検査対象物の表面とその周囲雰囲気との
境界面の形状を２次元データとして判別するようにした
検査対象物の表面形状計測方法が提供される。ここで上
記細く絞られた光線を生成するにはレーザ光線を用いる
のが最適であり、これによって細く絞られた光線を容易
に生成することができる。

第１図は本発明の基本構成を例示するもので、１はレー
ザ発生器であり、検査対象物４を加熱するためのレーザ
光線ａを発生させる。２は回転多面鏡などの走査系でレ
ーザ発生器１からのレーザ光線ａをライン状に走査させ
る。３はレンズなどからなる走査結像系で該走査された
レーザ光線ａを集光し、該集光された走査線すにより検
査対象物４の表面が一定の線速度でライン状に走査され
る。Ｃは検査対象物４が上記走、査線すによって加熱さ
れたために２次的に発生した赤外線であり、５は受光結
像系で検査対象物４から発生した赤外線Ｃを受光結像さ
せる。６はイメージセンサなどの受光系で該結像された
赤外線を受光して所定の映像情報とする。７は該受光系
６からの映像情報を信号線ｄを経由して受け、所定の処
理をするための画像処理系で、画像メモリ、ＣＰＵなど
を含む所定のソフトウェアあるいはハードウェアにより
構成される。

なお検査対象物の大きさによっては、該細く絞られたレ
ーザ光線を必ずしもライン状に走査する必要はなく、予
めビーム状に絞られたレーザ光線をそのまま走査対象物
上にライン状に照射するようにしてもよい。

〔作　用〕

上記構成によればレーザ発生器によって発生されたレー
ザ光線ａは上記走査結像系を介して細く絞られた状態に
集光され、該検査対象物を一定線速度でライン状に照射
し、該検査対象物を均一にライン状に加熱する。

ここで第４図は、ステージ８上に載置された検査対象物
４上を、上記集光されたレーザ光線すによりライン状に
照射加熱した場合の、該検査対象物４の熱の分布状態（
すなわち赤外！ｔｆＡｃの発生状態）を示すもので、該
レーザ光線すによるライン状の加熱によって発生した熱
は該検査対象物内を伝導して該走査されたラインに沿う
該検査対象物の表面全体が加熱され、該加熱された表面
全体からその熱分布に応じて赤外線Ｃを発生する。一方
、該検査対象物の周囲雰囲気（通常空気などの気体が存
在するかあるいは真空状態とされる）は殆んど加熱され
ることがなく該周囲雰囲気からの赤外線の発生はない。

このようにして該検査対象物の表面からその熱分布に応
じて発生した赤外線Ｃを受光結像系を介して所定の位置
に配置されたイメージセンサなどの受光系で受光し、こ
のようにしてえられた該熱分布に応じた画像情報をもと
にして、画像処理系において上記検査対象物とその周囲
雰囲気との境界面の形状を、該照射されたラインに沿う
２次元データとして処理判別し、該照射されたラインに
沿う検査対象物の２次元的な表面形状（例えば第５図の
Ｄで示す）で計測する。

このように上記ライン状の光線照射にもとづく熱の分布
状態により検査対象物の表面形状の計測が行われるため
例えば死角となるような部分を含む複雑な表面形状であ
ってもその計測が可能となり、更に表面形状の計測が非
接触で行われるため検査対象物を破壊することがなく、
同一検査対象物の追跡計測も可能となり、計測のための
真空などの特殊な環境も必要としないから効率のよい計
測が可能となる。

〔実施例〕

第２図は本発明の１実施例としての具体的構成を例示す
るもので、例えばパッケージされたＩＣなどを検査対象
物とした場合の表面形状検査装置が示されている。

図中第１図と共通するものは第１図と同一の符号で示さ
れており、８はＸＹステージ、９は検査対象物４の冷却
装置で、該検査対象物を加熱計測したあと該冷却装置で
冷却して、次回の計測の際に前回の計測時における加熱
の影響をなくすようにされる。１０はシャッタでレーザ
光線ａを遮断するためのもの、１１は制御系で走査系２
とＸＹステージ８と冷却装置９とシャッタ１０の動作を
制御するためのもの、１２は管理系で、制御系１１と画
像処理系７とを集中的に制御する大兄のコンピュータな
どにより構成される。

第３図は、第２図に示される装置の動作手順をフローチ
ャートによって示すもので、ステップ２でレーザ発生器
１を動作状態とするとともにシャッタｌＯを閉鎖してお
き、ステップ３でＸＹステージ８を所定の位置に移動さ
せ、次いでステップ４でシャッタ１０を開放し、ステッ
プ５で検査対象物４を該レーザ光線によりライン状に照
射加熱する。次いでステップ６でシャッタｌＯを閉鎖し
、ステップ７で該加熱にもとづく熱の分布状態（すなわ
ち赤外線の発生状態）を例えばイメージセンサなどによ
り撮像して、該検査対象物の該照射されたラインを含む
表面形状情報（すなわち周囲雰囲気との境界面の情報）
を採取し、更にステップ８で該採取された表面形状情報
を画像処理系によって、該照射されたラインに沿う２次
元データ（例えば第５図りで示される）として処理する
。

次いでステップ９で冷却器９を起動して検査対象物４を
冷却し、次回の計測にあたって前回の計測の際の加熱の
影響をなくすようにする。次いでステップ１０で冷却器
９を停止させる。

このようにして該検査対象物の表面形状情報を上記した
２次元データとして判別することができるが、更に検査
対象物を移動させて３次元データとして判別しようとす
る場合には、上記ＸＹステージをＸ方向およびＹ方向に
移動させる必要がある。この場合には予め上記Ｘ方向お
よびＹ方向への該ＸＹステージの移動回数を設定してお
き、ステップ１１で該所定の移動回数が終了するまでは
ステップ３に戻って、該ＸＹステージを所定方向に所定
距離だけ予め定められた順序で移動させて上記と同様の
計測処理を繰返し、該所定の移動回数が終了したときス
テップ１２に進んで該検査対象物の表面形状情報につい
ての３次元データ（例えば第５図において、Ｙ方向にＤ
′としてまたＸ方向にＤ　ｉｒとして示されるデータを
含む）を作成することができる。このように上記２次元
データをＸＹステージを移動させながら採ることにより
、該表面形状データを３次元データとして作成すること
ができる。

なお本発明によりその表面形状が計測される検査対象物
としては上記したｔＣのほかに、プリント基板（例えば
プリント基板上の配線形状など）、磁気ディスク、各種
フィルム、シート、金属板、陶器、硝子製品などでもよ
い。また上記実施例ではシャッタ１０を開閉しているが
、レーザ発生器１のオン・オフ動作でもよい。また場合
によっては冷却器９を省略してもよい。更に上記実施例
ではＸＹステージ８によって検査対象物４を移動し３次
元データとして結果を出すようにされているが、ＸＹス
テージ８を使用せず単に２次元データのままとする場合
もありうる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、検査対象物に対するライン状の加熱に
もとづく熱分布にもとづいてその表面から２次的に発生
する赤外線を該表面形状の情報とするため、該検査対象
物の死角や乱反射などの影響を受けることなく、熱の伝
導現象により複雑な形状の検査対象物にも対応がとれ、
非破壊で計測することができ、高性能、高能率に該形状
検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本構成を例示する図、第２図は、
本発明の１実施例としての具体的構成を例示する図、 第３図は、第２図に示される装置の動作手順をフローチ
ャートで示す図、 第４図は、検査対象物が照射光線により加熱され赤外線
を発生する状態を示す図、 第５図は、検査対象物の表面形状を２次元的ならびに３
次元的に計測する状態を説明する図である。 （符号の説明） １・・・レーザ発生器、　２・・・走査系、３・・・走
査結像系、　　　４・・・検査対象物、５・・・受光結
像系、　　６・・・受光系、７・・・画像処理系、　　
８・・・ＸＹステージ、９・・・冷却装置、　　　　１
０・・・シャッタ、１１・・・制御系、　　　　１２・
・・管理系、ａ・・・レーザ発生器からのレーザ光線、
ｂ・・・走査結像系で集光された走査線、Ｃ・・・検査
対象物からの赤外線、 ｄ・・・受光系から画像処理系への信号線。 本発明の基本構成を例示する図 第１図 本！！明の一実施例としての具体的構成を例示する図第
２図 検査対象物が照射光線により加熱され 赤外線を発生亨る状態を示す図 第４図 ３次元的１こ計測する状態を説明する図第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、細く絞られた光線を検査対象物上にライン状に照射
   して該検査対象物を加熱し、該加熱に応じて該検査対象
   物の表面から２次的に発生する赤外線を受光検出して、
   該照射されたラインに沿う該検査対象物の表面とその周
   囲雰囲気との境界面の形状を２次元データとして判別す
   ることを特徴とする、検査対象物の表面形状計測方法。